面包芯语

温州大学温州大学侴术雷&李林、华南师范大学曾荣华ACSEnergyLett.：钠离子电池最新进展！

锂电联盟会长 2024-08-01 10:30
构建AI未来，Arm计算平台无处不在 示波器需要多少模拟通道？

点击左上角“锂电联盟会长”，即可关注！


钠离子电池（SIBs）因其丰富的钠资源被视为大规模能量存储系统的有力候选。然而，在商业酯基电解液中，由于电极/电解液界面（EEI）在电极表面的不稳定性，导致SIBs的电化学性能不佳。

近日，温州大学温州大学侴术雷&李林、华南师范大学曾荣华联合，通过名为磺烷（SL）的成膜添加剂，同时在普鲁士蓝（PB）正极和硬碳（HC）负极上构建了坚固的含硫无机富集EEI。SL在内层钠离子鞘中大量参与，削弱了钠离子-溶剂的配位，加速了钠离子脱溶，并诱导了添加剂衍生的含硫无机富集界面化学。这些优点提高了HC||PB全电池在含SL电解液中的可逆容量、倍率性能和循环稳定性。更重要的是，HC||PB软包电池在500个循环后展示了78.3%的高容量保持率，证明了SL在SIBs中的可行性。这项工作为开发含硫无机富集界面化学的先进SIBs提供了宝贵的指导。

该成果以 "Sulfur-Containing Inorganic-Rich Interfacial Chemistry Empowers Advanced Sodium-Ion Full Batteries" 为题发表在《ACS Energy Letters》期刊，第一作者是来自华南师范大学化学学院的Wenxi Kuang 和 Xunzhu Zhou。

【工作要点】
在本研究中，提出了一种含有双S=O双键的磺烷（SL）作为含硫添加剂，用以调节1.0 M NaPF6-EC/EMC电解液的溶剂化结构，并构建出由添加剂衍生的含硫无机富集界面化学。SL添加剂具有强大的配位能力，配位数高达0.79，这导致Na+与EC（碳酸乙烯酯）和EMC（碳酸甲乙酯）之间的相互作用被削弱。这种独特的溶剂化结构在普鲁士蓝（PB）正极和硬碳（HC）负极上诱导形成了含硫无机富集的EEI，加速了Na+的脱溶剂化过程，并保证了HC||PB全电池和软包电池的出色电化学性能。
通过使用含硫添加剂磺烷（SL），在普鲁士蓝（PB）正极和硬碳（HC）负极上构建了含硫无机富集的电极/电解液界面（EEI），显著提升了界面的稳定性。SL作为成膜添加剂，通过改变钠离子的溶剂化结构，削弱了钠离子与溶剂的配位，加速了钠离子的脱溶剂化过程。    
Figure 1. 电解液设计。(a) 含硫磺酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐或磺酸盐添加剂的界面化学示意图。(b) NaPF6盐、常用溶剂/添加剂以及SL的HOMO和LUMO能级。(c) 溶剂和添加剂的静电势(ESP)密度分布。(d) Na+-EC、Na+-EMC和Na+-SL簇的电子亲和能。(e) PF6--EC、PF6--EMC和PF6--SL簇的氧化还原电位。    
Figure 2. 溶剂化配置。(a) 自由PF6-、CIP（接触离子对）和AGG（聚集体）的比例。(b) NEE和NEE+10S解液的拉曼光谱。(c) NEE和NEE+10S解液的23Na-NMR谱。(d) NEE和(e) NEE+10S解液的径向分布函数和配位数。(f) NEE和(g) NEE+10S解液的溶剂化结构快照，由分子动力学(MD)模拟计算得出。(h) 内层Na+溶剂化鞘中阴离子/溶剂/添加剂的配位数。
Figure 3. 界面动力学。(a) 代表性溶剂化的HOMO/LUMO能级。(b) 代表性溶剂化的ESP密度分布。(c) 不同溶剂化物中隔离裸Na+的脱溶剂化能。(d) 从263到343 K的温度依赖性Nyquist图和相应的(e) 脱溶剂化能。(f) Tafel图。    
Figure 4. 电极-电解液界面。(a) NEE电解液中循环后的PB的透射电子显微镜(TEM)图像。(b) NEE+10S解液中循环后的PB的TEM图像。(c) 100个循环后PB表面CEI的原子比。(d-f) 分别为S 2p、P 2p和F 1s的XPS谱图。(g) NEE电解液中循环后的PB正极的扫描电子显微镜(SEM)图像。(h) NEE+10S解液中循环后的SEM图像。(i) 循环后的PB的X射线衍射(XRD)图谱。
Figure 5. 电化学性能。(a) HC||PB钠离子电池的示意图。(b) 倍率容量。(c) 恒流充放电电压曲线。(d) HC||PB扣式电池的长期循环性能。(e) Nyquist图。(f) HC||PB软包电池的长期循环性能。    
【结论】
总之，提出了一种含有双S=O双键且不含S-O单键的含硫添加剂SL，用于在常用的酯基电解液中构建坚固的无机富集EEI。SL在内层钠离子鞘中大量参与，配位数高达0.79，削弱了钠离子-溶剂的配位。添加剂衍生的坚固含硫EEI有利于钠离子传输并增强了界面动力学。如预期，含有10 wt % SL的HC||PB电池在100个循环后显示出88.6%的容量保持率，远高于裸电解液中的79.3%。此外，HC||PB电池展现出卓越的倍率性能，在SL添加剂的帮助下观察到更小的过电位和更高的容量保持率。HC||PB软包电池在500个循环后保持了309.5 mAh的理想容量，展示了其在大规模应用中的潜力。这项工作强调了分子设计对界面层的调控，并为先进SIBs的含硫无机富集界面化学提供了前瞻性的指导。
Kuang, W., Zhou, X., Fan, Z., Chen, X., Yang, Z., Chen, J., Shi, X., Li, L., Zeng, R., Wang, J.-Z., & Chou, S. L. (2024). Sulfur-Containing Inorganic-Rich Interfacial Chemistry Empowers Advanced Sodium-Ion Full Batteries. ACS Energy Letters, 9(4), 4111–4118. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c01445   

锂电联盟会长向各大团队诚心约稿，课题组最新成果、方向总结、推广等皆可投稿，请联系：邮箱libatteryalliance@163.com或微信Ydnxke。
相关阅读：
锂离子电池制备材料/压力测试！
锂电池自放电测量方法：静态与动态测量法！
软包电池关键工艺问题！
一文搞懂锂离子电池K值！
工艺，研发，机理和专利！软包电池方向重磅汇总资料分享！
揭秘宁德时代CATL超级工厂！
搞懂锂电池阻抗谱(EIS)不容易,这篇综述值得一看！
锂离子电池生产中各种问题汇编！
锂电池循环寿命研究汇总（附60份精品资料免费下载）

登录阅读全文
免责声明： 该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系：  nick.zong@aspencore.com！
锂电联盟会长 研发材料，应用科技
评论
  • 手机购新补贴实施方案发布 京东将率先上线手机“国补”会场
    日前，商务部等部门办公厅印发《手机、平板、智能手表（手环）购新补贴实施方案》明确，个人消费者购买手机、平板、智能手表（手环）3类数码产品（单件销售价格不超过6000元），可享受购新补贴。每人每类可补贴1件，每件补贴比例为减去生产、流通环节及移动运营商所有优惠后最终销售价格的15％，每件最高不超过500元。目前，京东已经做好了承接手机、平板等数码产品国补优惠的落地准备工作，未来随着各省市关于手机、平板等品类的国补开启，京东将第一时间率先上线，满足消费者的换新升级需求。为保障国补的真实有效发放，基于
    华尔街科技眼 2025-01-17 10:44 211浏览
  • 论PN结的四种逆向电导模式
     光伏及击穿，都可视之为 复合的逆过程，但是，复合、光伏与击穿，不单是进程的方向相反，偏置状态也不一样，复合的工况，是正偏，光伏是零偏，击穿与漂移则是反偏，光伏的能源是外来的，而击穿消耗的是结区自身和电源的能量，漂移的载流子是 客席载流子，须借外延层才能引入，客席载流子 不受反偏PN结的空乏区阻碍，能漂不能漂，只取决于反偏PN结是否处于外延层的「射程」范围，而穿通的成因，则是因耗尽层的过度扩张，致使跟 端子、外延层或其他空乏区 碰触，当耗尽层融通，耐压 (反向阻断能力) 即告彻底丧失，
    MrCU204 2025-01-17 11:30 164浏览
  • Ubuntu20.04取消root账号自动登录方法触觉智能RK3568开发板演示
    Ubuntu20.04默认情况下为root账号自动登录，本文介绍如何取消root账号自动登录，改为通过输入账号密码登录，使用触觉智能EVB3568鸿蒙开发板演示，搭载瑞芯微RK3568，四核A55处理器，主频2.0Ghz，1T算力NPU；支持OpenHarmony5.0及Linux、Android等操作系统，接口丰富，开发评估快人一步！添加新账号1、使用adduser命令来添加新用户，用户名以industio为例，系统会提示设置密码以及其他信息，您可以根据需要填写或跳过，命令如下：root@id
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:14 99浏览
  • 【工程师故事】+2024年总结之做技术不能想当然
    2024年是很平淡的一年，能保住饭碗就是万幸了，公司业绩不好，跳槽又不敢跳，还有一个原因就是老板对我们这些员工还是很好的，碍于人情也不能在公司困难时去雪上加霜。在工作其间遇到的大问题没有，小问题还是有不少，这里就举一两个来说一下。第一个就是，先看下下面的这个封装，你能猜出它的引脚间距是多少吗？这种排线座比较常规的是0.6mm间距（即排线是0.3mm间距）的，而这个规格也是我们用得最多的，所以我们按惯性思维来看的话，就会认为这个座子就是0.6mm间距的，这样往往就不会去细看规格书了，所以这次的运气
    wuliangu 2025-01-21 00:15 101浏览
  • BLE透传方案，IoT短距无线通信的“中坚力量”
    在物联网（IoT）短距无线通信生态系统中，低功耗蓝牙（BLE）数据透传是一种无需任何网络或基础设施即可完成双向通信的技术。其主要通过简单操作串口的方式进行无线数据传输，最高能满足2Mbps的数据传输速率，可轻松实现设备之间的快速数据同步和实时交互，例如传输传感器数据、低采样率音频/图像与控制指令等。低功耗蓝牙（BLE）数据透传解决方案组网图具体而言，BLE透传技术是一种采用蓝牙通信协议在设备之间实现数据透明传输的技术，设备在通信时会互相验证身份和安全密钥，具有较高的安全性。在不对MCU传输数据进
    华普微HOPERF 2025-01-21 14:20 71浏览
  • 聊聊RISC-V MCU技术
    嘿，咱来聊聊RISC-V MCU技术哈。 这RISC-V MCU技术呢，简单来说就是基于一个叫RISC-V的指令集架构做出的微控制器技术。RISC-V这个啊，2010年的时候，是加州大学伯克利分校的研究团队弄出来的，目的就是想搞个新的、开放的指令集架构，能跟上现代计算的需要。到了2015年，专门成立了个RISC-V基金会，让这个架构更标准，也更好地推广开了。这几年啊，这个RISC-V的生态系统发展得可快了，好多公司和机构都加入了RISC-V International，还推出了不少RISC-V
    丙丁先生 2025-01-21 12:10 79浏览
  • 人形机器人疯狂进厂打工！银河通用、智元、乐聚机器人怕是都疯了
     万万没想到！科幻电影中的人形机器人，正在一步步走进我们人类的日常生活中来了。1月17日，乐聚将第100台全尺寸人形机器人交付北汽越野车，再次吹响了人形机器人疯狂进厂打工的号角。无独有尔，银河通用机器人作为一家成立不到两年时间的创业公司，在短短一年多时间内推出革命性的第一代产品Galbot G1，这是一款轮式、双臂、身体可折叠的人形机器人，得到了美团战投、经纬创投、IDG资本等众多投资方的认可。作为一家成立仅仅只有两年多时间的企业，智元机器人也把机器人从梦想带进了现实。2024年8月1
    刘旷 2025-01-21 11:15 93浏览
  • 瑞芯微开发板/主板Android配置APK默认开启性能模式方法
    本文介绍瑞芯微开发板/主板Android配置APK默认开启性能模式方法，开启性能模式后，APK的CPU使用优先级会有所提高。触觉智能RK3562开发板演示，搭载4核A53处理器，主频高达2.0GHz；内置独立1Tops算力NPU，可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。源码修改修改源码根目录下文件device/rockchip/rk3562/package_performance.xml并添加以下内容，注意"+"号为添加内容，"com.tencent.mm"为AP
    Industio_触觉智能 2025-01-17 14:09 141浏览
  • 挑战6万月薪【三】Purple Pi OH开发板带你7天入门OpenHarmony！
    现在为止，我们已经完成了Purple Pi OH主板的串口调试和部分配件的连接，接下来，让我们趁热打铁，完成剩余配件的连接！注：配件连接前请断开主板所有供电，避免敏感电路损坏！1.1 耳机接口主板有一路OTMP 标准四节耳机座J6，具备进行音频输出及录音功能，接入耳机后声音将优先从耳机输出，如下图所示：1.21.2 相机接口MIPI CSI 接口如上图所示，支持OV5648 和OV8858 摄像头模组。接入摄像头模组后，使用系统相机软件打开相机拍照和录像，如下图所示：1.3 以太网接口主板有一路
    Industio_触觉智能 2025-01-20 11:04 134浏览
  • 过孔的设计孔径是真的很重要，但高速先生也是真的不关心
    高速先生成员--黄刚这不马上就要过年了嘛，高速先生就不打算给大家上难度了，整一篇简单但很实用的文章给大伙瞧瞧好了。相信这个标题一出来，尤其对于PCB设计工程师来说，心就立马凉了半截。他们辛辛苦苦进行PCB的过孔设计，高速先生居然说设计多大的过孔他们不关心！另外估计这时候就跳出很多“挑刺”的粉丝了哈，因为翻看很多以往的文章，高速先生都表达了过孔孔径对高速性能的影响是很大的哦！咋滴，今天居然说孔径不关心了？别，别急哈，听高速先生在这篇文章中娓娓道来。首先还是要对各位设计工程师的设计表示肯定，毕竟像我
    一博科技 2025-01-21 16:17 73浏览
  • 电气系统中，如何选择一款最为适配的数字隔离芯片？
    数字隔离芯片是一种实现电气隔离功能的集成电路，在工业自动化、汽车电子、光伏储能与电力通信等领域的电气系统中发挥着至关重要的作用。其不仅可令高、低压系统之间相互独立，提高低压系统的抗干扰能力，同时还可确保高、低压系统之间的安全交互，使系统稳定工作，并避免操作者遭受来自高压系统的电击伤害。典型数字隔离芯片的简化原理图值得一提的是，数字隔离芯片历经多年发展，其应用范围已十分广泛，凡涉及到在高、低压系统之间进行信号传输的场景中基本都需要应用到此种芯片。那么，电气工程师在进行电路设计时到底该如何评估选择一
    华普微HOPERF 2025-01-20 16:50 46浏览
我要评论
0
点击右上角，分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦